精量播种机漏播自动补种装置.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102084746 A (43)申请公布日 2011.06.08 CN 102084746 A *CN102084746A* (21)申请号 200910217935.4 (22)申请日 2009.12.02 A01C 7/20(2006.01) (71)申请人 吉林农业大学 地址 130118 吉林省长春市新城大街 2888 号 (72)发明人 李士军 宫鹤 郭颖 (74)专利代理机构 吉林省长春市新时代专利商 标代理有限公司 22204 代理人 孙国振 (54) 发明名称 精量播种机漏播自动补种装置 (57) 摘要 精量播种机漏播自动补种装置， 属于农业机 械。克

2、服现有的播种机存在的漏播及已有的改进 技术存在的成本高、 不能进行精准补种的不足。 本 发明由安装在排种器控制系统和安装于驾驶室内 的报警系统组成。排种器控制系统包括主控电路 板和安装于主排种器上的漏播监测器、 启动监测 器， 安装在主排种器后方的副排种器， 副排种器上 的主、 副排种器同步检测器和漏播监测器， 副排种 器驱动电机。本发明的积极效果是采用将主排种 器和副排种器前后放置， 间距为播种的株距， 通过 传感器检测， CPU 控制， 同步监测器与步进电机协 作工作， 及时、 准确补种， 解决了精量播种机漏播 的难题。 经试验， 安装本发明的精量播种机播种率 达到 99。 (51)Int

3、.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 5 页 CN 102084746 A1/1 页 2 1. 精量播种机漏播自动补种装置， 其特征是 ： 由安装在排种器控制系统和安装于驾驶 室内的报警系统组成 ； 排种器控制系统包括主控制板和安装于主排种器上的漏播监测器、 启动监测器， 安装在主排种器后方的副排种器， 副排种器上的主、 副排种器同步检测器和漏 播监测器， 副排种器驱动电机 ； 其中的启动监测器安装在主排种器排种滚转动轴上， 由边缘 有豁口或磁块的码盘或滚和固定在机架上光或磁感应元件构成 ； 漏播监测器由光感传感器 构成

4、， 安装在排种器出口正下方 ； 副排种器上的主、 副排种器同步检测器的结构相同于主排 种器上的启动监测器， 安装在副排种器排种滚轴上 ； 副排种器上的漏播监测器与主排种器 上的漏播检测器结构相同 ； 排种器主控制电路板分别与启动检测器， 同步监测器， 主、 副排 种器的漏播监测器， 电机驱动相连接 ； 报警模块以有线或无线方式与排种器主控制系统相 连。 2. 根据权利要求 1 所述的精量播种机漏播自动补种装置， 其特征是 ： 漏播监测器安装 在排种器与开沟器之间， 副排种器结构与主排种器相同， 副排种器在主排种器后方一个株 距位置安装， 且在副排种器后方放一个标尺， 标尺刻度为株距。 3. 根

5、据权利要求 1 所述的精量播种机漏播自动补种装置， 其特征是 ： 单片机为主控制 器 ； 主副排种器出口排种漏播传感器由 4 个并排的波长为 940nm 的 LSSIR503E33 红外对发 管组成， 间距为一个玉米种子最短宽度 ； 启动检测器和同步监测器由 MOC70T4 直射式光电 传感器和与排种穴相同径的码盘构成构成 ； 步进电机采用 57BYGH202， 静转矩 0.85N.m， 用 拖拉机 12V 蓄电池供电 ； 驱动电路采用 A3977 芯片 ； 记录、 存储播种信息和出现故障信息采 用掉电不丢失的数据存储模块 24C256 ； 用无线通信模块 ZJ863 传输数据 ； 查询相应的

6、信息 设置 32 字符 / 屏的 1602 液晶显示屏 ； 无线报警模块安装于驾驶室内， 单片机为主控制器 ； 设有无线通信模块 ZJ863 接收排种器的各种信息 ； 采用语音模块 OTPYX0030AP 和发光二极 管来提示信息。 4.根据权利要求1所述的精量播种机漏播自动补种装置， 其特征是 ： 控制软件部分用C 或汇编语言编写， 采用菜单操作模式， 所包含程序模块有 ： 选择菜单的主程序、 检测补种子 模块、 查询漏播位置数量子模块、 查询已播及估算产量子模块、 时钟运行子模块、 与上位机 通信子模块、 参数设置子模块、 恢复出厂设置子模块组成。 权 利 要 求 书 CN 1020847

7、46 A1/4 页 3 精量播种机漏播自动补种装置 技术领域 0001 本发明属于农业机械， 具体地说， 涉及一种应用于普通播种机的漏播检测及自动 精确补种装置， 从而达到精密播种的目的。 0002 研究背景 0003 现有的机械精量播种机由于生产工艺简单、 价格低廉， 又能在我国玉米等大田作 物播种中， 节省了种子、 节约间苗用工、 有利于幼苗的生长， 正在被广泛使用。 但由于单纯机 械结构的局限性， 播种中漏播现象比较突出， 以往针对漏播问题处理方法是加大重播率或 在播种中利用人工跟随观察， 通知停车补种。 加大重播率浪费种子， 增加了后期间苗的工作 量。 人工跟随观察由于播机种在播种作业

8、时处于全封闭的状态， 仅凭人的视听无法及时、 准 确地发现漏播， 也还经常存在因排种箱排空、 排种器故障、 排种转动轴失灵等工艺性缺陷， 导致一行或数行下种管不能够正常播种， 造成 “断条” 漏播现象。同时， 频繁的停车检查又 导致了生产率的低下和播种质量的降低。因漏播而造成的大面积缺苗将导致大幅度减产。 出苗后进行补种， 补种部分贻误农时， 并增加劳动力付出。现有的精密播种机， 仅靠改进排 种系统设计是难于彻底消除漏播现象的。 改进方向应是设置落种信息反馈及补种自动控制 机构。 此前， 关于漏播发生后进行自动补种的技术方案， 一种是控制压缩机空气阀开启实现 补种的自动补种装置， 其增加构件较

9、多， 成本较高。 另一种是采用监测落种是否均匀判断漏 播， 并用电机给种子初速度在和主排种器同一个下种管的方法， 此种监控方法仅能解决 “断 条” 式的漏播， 并且对电机性能要求高， 不能进行及时精准补种。 发明内容 0004 本发明的目的是提供一种精量播种机漏播自动补种装置， 克服现有的播种机存在 的漏播及已有的改进技术存在的成本高、 不能进行精准补种的不足。 0005 本发明由安装在排种器控制系统和安装于驾驶室内的报警系统组成。排种器控 制系统包括主控制板和安装于主排种器上的漏播监测器、 启动监测器， 安装在主排种器后 方的副排种器， 副排种器上的主、 副排种器同步检测器和漏播监测器， 副

10、排种器驱动电机， 其中的启动监测器安装在主排种器排种滚转动轴上， 由边缘有豁口或磁块的码盘或滚和固 定在机架上光或磁感应元件构成。漏播监测器由光感传感器构成， 安装在排种器出口正下 方。 副排种器上的主、 副排种器同步检测器的结构相同于主排种器上的启动监测器， 安装在 副排种器排种滚轴上。副排种器上的漏播监测器与主排种器上的漏播检测器结构相同。排 种器主控电路板分别与启动检测器、 同步监测器、 主副排种器的漏播监测器、 电机驱动相连 接。报警模块以有线或无线方式与排种器主控制系统相连。以上为本发明基本方案。 0006 本发明中漏播监测器安装在排种器与开沟器之间、 副排种器结构与主排种器相同 为

11、宜。 副排种器在主排种器后方一个株距位置安装， 且在副排种器后方放一个标尺， 刻度为 株距， 以便为漏播位置坐具体指示。 0007 本发明中排种器控制部件优选器件为 ： 单片机为主控制器 ； 主副排种器出口排种 漏播传感器由 4 个并排的波长为 940nm 的 LSSIR503E33 红外对发管组成， 间距为一个玉米 说 明 书 CN 102084746 A2/4 页 4 种子最短宽度 ； 启动检测器和同步监测器由 MOC70T4 直射式光电传感器和与排种穴相同径 的码盘构成构成 ； 步进电机采用 57BYGH202， 静转矩 0.85N.m， 采用拖拉机 12V 蓄电池供电。 驱动电路采用

12、A3977 芯片。为记录、 存储播种信息和出现故障信息， 采用掉电不丢失的数据 存储模块24C256 ； 为传输数据设有无线通信模块ZJ863 ； 为查询相应的信息， 设置32字符/ 屏的 1602 液晶显示屏。无线报警模块安装于驾驶室内， 单片机为主控制器， 设有无线通信 模块 ZJ863 接收排种器的各种信息 ； 采用语音模块 OTP YX0030AP 和发光二极管来提示信 息。 0008 本发明的控制软件部分可有 C 或汇编语言编写， 为方便用户使用采用菜单操作模 式， 具体包含如下程序模块 ： 选择菜单的主程序、 检测补种子模块、 查询漏播位置数量子模 块、 查询已播及估算产量子模块、

13、 时钟运行子模块、 与上位机通信子模块、 参数设置子模块、 恢复出厂设置子模块等组成。其中检测补种子模块中， 对于启动检测也采用外中断 0 模式， 同时用定时器计算出两次检测的时间， 作为计算车速的依据， 在此段时间内采用外中断 1 监测是否有种落下， 在第二次启动检测中断来时依据刚才外中断 1 的监测结果判断是否漏 播， 若不漏播记录数据， 若漏播立即以当前车速启动副排种器进行补种， 同时以一定的算法 判断连续播种、 连续漏播等问题， 同时记录相应数据， 及时通过无线方式反馈给驾驶室内的 操作者。 0009 本发明系统的工作原理 ： 开始工作时， 启动器检测到启动信号， 系统开始启动， 在

14、两次启动信号之间由主漏播监测器监测主排种器种子是否落下， 若有种子落下则记录数 量。 若主排种器漏播， 单片机计算临近两次启动检测器之间主排种器的速度。 立即以此速度 启动副排种器， 使之补种。是即使副排种器故障， 则通过无线模块以 LED 和语音形式通知操 作者。本漏播补种还包括 ： 预先设置连续补种次数， 当连续补种次数超过设置限度数值， 或 副排种器补种出问题时， 发出停车报警指示。 本系统还可以查询以往数据， 能够查询已播种 子的数量， 并进行产量的预测。还可以查询主排种器漏播情况， 副排种器漏播和补种情况， 通过液晶显示器显示出来， 已备及时补种和对排种器机械性能测试。本系统还可和上

15、位机 连接， 将数据传入计算机中以备科研分析。 0010 本发明的积极效果是采用将主排种器和副排种器前后放置， 间距为播种的株距， 通过传感器检测， 单片机控制， 同步监测器与步进电机协作工作， 及时、 准确补种， 解决了精 量播种机漏播的难题。经试验， 安装本发明的精量播种机播种率达到 99。 0011 本发明的创新点 ： 0012 (1) 将原有排种管去掉， 换成漏种监测的方管， 且与开沟器紧密连接。减少种子落 下的故障率。 0013 (2) 监测种子漏播方式的创新， 以往采用监测种子落下信号是否均匀来判断是否 漏播， 本系统引入启动检测装置， 由与主排种器排种轮同轴且与排种穴同半径的编码

16、器和 光遮断器构成。在两次启动检测器信号产生时必有一个种子排出， 即在两次启动检测器信 号之间看漏播监测器是否有信号产生， 没有视为漏播。从而达到了实时监测的目的。 0014 (3)采用滞后补种的方案。 引入副排种器， 并与主排种器大小相同， 高度一致， 和主 排种器转动同速， 距离主排种器一个株距位置， 这样保证了与主排种器的播种条件相同， 漏 播的补种不再由主排种器的排种管排出， 而是在主排种器随拖拉机行驶过后副排种器到达 该漏播位置进行补种。这样改变以往的在同一个排种管内补种时， 降低步进电机速度和扭 说 明 书 CN 102084746 A3/4 页 5 矩的要求， 同时调高补种的精度

17、。 0015 (4) 本系统的供电模块完全采用拖拉机的 12V 电平供电， 并能精确记录播种数量、 主排种漏播位置 ( 即副排种补种的位置 ) 及主副排种器均漏播位置， 还能判断是否为连续 漏播等。将以上数据记录， 然后可与上位机相连接， 提供数据分析， 以便产量估算和播种机 性能的自测情况等后续的生产和科研活动。 0016 (5) 本系统应用无线方式使各个排种器与驾驶室内的控制系统相连接， 通过无线 的方式采集各个排种器的自身和排种状态， 并及时通知操作者。安装简便， 抗干扰性强， 且 不需要复杂的线路连接。减少了操作过程中不必要的故障。 附图说明 0017 图 1 是漏播检测及自动补种装置

18、的结构原理主视图。 0018 图 2 是漏播检测及自动补种装置的结构原理俯视图。 0019 图 3 是主、 副排种器漏播检测器俯视图。 0020 图 4 是播种机主控总电路图。 0021 图 5 是无线报警器总电路图。 0022 图 6 是主程序流程。 具体实施方式 0023 参阅图 1、 图 2， 在现有的播种机上增设主控制板 9， 在主排种器 2 的正下方和开沟 器 10 之间安装主排种器漏播监测器 5、 主排种器排种滚轴 3 上安装启动监测器 4， 在主排种 器 2 后方一个株距的位置上安装副排种器 7， 副排种器 7 与主排种器 2 结构相同。副排种器 排种滚轴上安装主、 副排种器同步

19、检测器1。 副排种器7和开沟器之间安装副排种器漏播监 测器 6， 副排种器排种滚轴 8 连步进驱动电机 12。启动监测器 4 由边缘有豁口或磁块的码 盘或滚和固定在机架上光或磁感应元件构成。参阅图 3， 漏播监测器 5 和 6 由光感传感器 构成。副排种器上的主、 副排种器同步检测器 1 的结构及安装位置相同于主排种器上的启 动监测器 4。副排种器上的漏播监测器 6 与主排种器上的漏播检测器 5 结构及安装位置相 同。副排种器后方放一个标尺， 刻度为株距， 以便为漏播位置坐具体指示。排种器控制电路 板分别与启动检测器、 同步监测器、 主副排种器的漏播监测器、 电机驱动相连接。报警模块 以有线或

20、无线方式与排种器主控制系统相连。 0024 参阅图 4， 本发明中排种器控制部件优选器件为 ： 单片机为主控器。主副排种器出 口排种漏播传感器由 4 个并排的波长为 940nm 的 LSSIR503E33 红外对发管组成， 间距为一 个玉米种子最短宽度。启动检测器和同步监测器由 MOC70T4 直射式光电传感器和与排种穴 相同径的码盘构成构成。步进电机采用 57BYGH202， 静转矩 0.85N.m， 用拖拉机 12V 蓄电池 供电。驱动电路采用 A3977 芯片。为记录、 存储播种信息和出现故障信息， 采用掉电不丢失 的数据存储模块24C256 ； 为传输数据设有无线通信模块ZJ863 ；

21、 为查询相应的信息， 设置32 字符 / 屏的 1602 液晶显示屏。无线报警模块安装于驾驶室内， 单片机为主控制器 ； 设有无 线通信模块ZJ863接收排种器的各种信息 ； 采用语音模块OTP YX0030AP和发光二极管来提 示信息。 0025 参阅图 8， 本发明的控制软件部分可有 C 或汇编语言编写， 为方便用户使用采用菜 说 明 书 CN 102084746 A4/4 页 6 单操作模式， 具体包含如下程序模块 ： 选择菜单的主程序、 检测补种子模块、 查询漏播位置 数量子模块、 查询已播及估算产量子模块、 时钟运行子模块、 与上位机通信子模块、 参数设 置子模块、 恢复出厂设置子模

22、块等组成。 其中检测补种子模块中， 对于启动检测也采用外中 断 0 模式， 同时用定时器计算出两次检测的时间， 作为计算车速的依据， 在此段时间内采用 外中断 1 监测是否有种落下， 在第二次启动检测中断来时依据刚才外中断 1 的监测结果判 断是否漏播， 若不漏播记录数据， 若漏播立即以当前车速启动副排种器进行补种， 同时以一 定的算法判断连续播种、 连续漏播等问题， 同时记录相应数据， 及时通过无线方式反馈给驾 驶室内的操作者。 说 明 书 CN 102084746 A1/5 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 102084746 A2/5 页 8 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 102084746 A3/5 页 9 图 4 说 明 书 附 图 CN 102084746 A4/5 页 10 图 5 说 明 书 附 图 CN 102084746 A5/5 页 11 图 6 说 明 书 附 图